畜产养殖废水与玉米秸秆联合厌氧发酵的实验研究

【摘要】：随着中国人口的增长和人民生活水平的提高，我国农业迅猛发展，农业秸秆的种类和数量均发生了量的飞跃。而随着现代养殖场向着养殖集约化，发展规模化的快速发展，各类养殖场所产生的废水也大幅增加。若处理不当，农业废弃物和畜产废水等对大气环境，地表水体和地下水体，土壤环境均会造成严重的污染。农业污染已经成为我国各类污染中不容忽视的一个重要部分，但农业废弃秸秆纤维素含量高，畜产养殖废水往往氨氮含量高、悬浮性固体含量高，两者单独处理均有较大难度。因此，将含碳素量高的农业废弃秸秆和含氮量高的畜产养殖废水适当配比进行联合发酵，对于废弃物的有效利用，保护水环境具有重要的理论意义和实用价值。 文中首先选用天然沸石利用批试验对高氨氮溶液进行了吸附研究。并设计了7因素3水平的正交试验探究了氨氮浓度、天然沸石粒径、天然沸石投加量、温度、pH、有机物浓度和转速等7个因素对于天然沸石吸附氨氮的影响，并确定了最佳的吸附条件。之后对玉米秸秆分别进行了电化学预处理和物理粉碎预处理，并添加到装有养猪场废水和天然沸石，以及厌氧污泥的反应器中进行混合厌氧发酵研究。探究了不同预处理条件、不同粒径和不同浓度条件下的玉米秸秆同养猪场废水混合厌氧发酵的产气量、挥发性脂肪酸(VFA)、化学需氧量(COD)、氧化还原电位(ORP)、pH和三氮(氨氮、硝态氮和亚硝态氮)等指标的变化趋势，为农业废弃物的厌氧发酵技术提供理论依据。主要研究结果如下： （1）天然沸石对氨氮的吸附研究。由正交试验可知，7种因素对于氨氮吸附的影响大小依次是：氨氮浓度沸石粒径温度pH沸石投加量转速葡萄糖浓度。沸石吸附氨氮的最佳吸附条件： pH为7,温度为55℃,沸石粒径为1~2.5mm,沸石投加量为35g,氨氮浓度为3000mg/L,葡萄糖浓度为10g/L,转速为150r/min。 （2）玉米秸秆和养猪场废水联合厌氧发酵研究。①在含碳量相同的条件下，电解液组的处理效果比较明显。而加入足量的外加碳源可以提高养猪场废水中COD的去除率。②各实验组中，玉米秸秆粒径为18~40目的第4组产气量最大，累计达到了620mL，最高日产气量达到了67mL，同时，产气时间最长，从第4天开始，一直持续到第30天。③天然沸石的存在有利于对溶液中氨氮的吸附处理，天然沸石悬浮于溶液中有助于增加沸石与溶液的接触面积。而溶液中加入玉米秸秆也对溶液中氨氮的去除具有一定的作用。 【关键词】：天然沸石 氨氮 玉米秸秆 养猪场废水 厌氧发酵
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X713;X712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 养殖废水处理技术研究现状10-13
• 1.1.1 养猪场废水概况10-12
• 1.1.2 养猪场废水处理技术研究进展12-13
• 1.2 天然沸石在废水处理中的应用13-15
• 1.2.1 天然沸石的概况13-15
• 1.2.2 天然沸石去除氨态氮的基本机理15
• 1.3 农作物秸秆处理技术研究现状15-17
• 1.3.1 玉米秸秆的理化性质15-16
• 1.3.2 玉米秸秆的处理技术研究进展16-17
• 1.4 厌氧发酵技术研究进展17-20
• 1.4.1 厌氧消化基本原理17-18
• 1.4.2 影响厌氧消化的主要因素18-19
• 1.4.3 国内外厌氧发酵技术的研究进展19-20
• 1.4.4 养猪场废水与玉米秸秆联合发酵的可行性20
• 1.5 研究目的和意义20-21
• 1.6 研究内容21
• 1.7 创新点21-22
• 1.8 技术路线22-23
• 第2章 天然沸石对氨氮的吸附研究23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 材料与方法23-27
• 2.2.1 实验材料23-24
• 2.2.2 实验仪器及药品24-25
• 2.2.3 实验方法25-27
• 2.3 结果与讨论27-36
• 2.3.1 天然沸石各阳离子的溶出特性27-29
• 2.3.2 天然沸石的吸附平衡特性29-30
• 2.3.3 天然沸石对氨氮吸附的最优条件30-34
• 2.3.4 实际废水吸附性能34-36
• 2.3.5 天然沸石吸附氨氮的机理研究36
• 2.4 小结36-37
• 第3章 养猪场废水与经电化学预处理的玉米秸秆联合发酵研究37-50
• 3.1 引言37
• 3.2 材料与方法37-41
• 3.2.1 实验材料37-39
• 3.2.2 实验仪器及药品39-40
• 3.2.3 实验装置40
• 3.2.4 实验方法40-41
• 3.3 结果与讨论41-49
• 3.3.1 联合发酵过程中各因素变化41-49
• 3.3.2 联合发酵机理探讨49
• 3.4 小结49-50
• 第4章 养猪场废水与物理粉碎处理的玉米秸秆联合发酵研究50-61
• 4.1 引言50
• 4.2 材料与方法50-52
• 4.2.1 实验材料50-51
• 4.2.2 实验仪器及药品51
• 4.2.3 实验装置51
• 4.2.4 实验方法51-52
• 4.3 结果与讨论52-60
• 4.3.1 联合发酵过程中各因素变化52-60
• 4.3.2 联合发酵机理研究60
• 4.4 小结60-61
• 第5章 结论与建议61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 建议62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-69
• 个人简历69

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